Summary
乳腺癌脑转移瘤小鼠模型的建立与超声成像引导下腔内注射MDA-MB231/Br-GFP细胞。多灶性脑转移的发展已经采用高分辨率9.4ŤMRI检查被监控纵。
Abstract
乳腺癌脑转移，在IV期乳腺癌患者的30％的发生，是与高死亡率有关。中位生存期仅为6个月。关键是要具有合适的动物模型来模拟在临床情况中转移细胞的血液动力学扩散。在这里，我们介绍使用小动物超声成像引导一个准确的注射脑热带乳腺癌细胞到无胸腺裸鼠的左心室。纵向磁共振成像是用来评估颅内启动和脑转移瘤的生长。超声引导下腔内注射不仅确保了精确的注射，并在此较高的成功率也显著降低死亡率，比我们以前的手动过程。 体内高分辨率MRI高信号允许多灶性病变的可视化，小到310微米直径对T 3周注射后2加权图像。福卢W-MRI起来发现颅内肿瘤的生长和分布在整个脑转移的数量增加。
Introduction
脑转移瘤是成人最常见的颅内恶性肿瘤。预后极差，用4-6个月，即使积极治疗，中位生存期。乳腺癌脑转移1-3的高发病率的三大主要癌症之一。几个脑嗜乳腺癌线能够心内或颈动脉注射后4开发脑转移。直接注射肿瘤细胞进入左心室可以绕过肺毛细血管床，从而增加形成的脑转移，同时尽量减少内脏转移的发病率。在MDA-MB231Br线是使用最广泛的人类乳腺癌行开发脑转移在啮齿动物模型5,6中的一个。
像许多其他的研究4,7，我们已经在我们以前的研究进行心内注射的手动过程。然而，用手动获得只有50％的成功率注射小鼠的一小部分来自重复侵入性操作，如果死之前失败的试验。这里，我们引入了利用成像引导程序，以确保在注射脑寻乳腺癌细胞到无胸腺小鼠的左心室。纵向高分辨率MRI应用于遵循脑转移瘤的颅内发展。
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Protocol
所有动物的程序批准了得克萨斯大学西南医学中心的机构动物护理和使用委员会。
1。该MDA-MB231/Br-GFP细胞的制备
- 检索和文化MDA-MB231/Br-GFP细胞在含10％FBS，1％谷氨酰胺和1％青霉素/链霉素的DMEM培养基（好心由Drs。帕尔迈和Steeg的，美国国立癌症研究所提供）。
- 观察的细胞和培养基的颜色的情况下，和更换培养基每2-3天。
- 胰蛋白酶消化并收集细胞，当达到80％汇合按照步骤概述1.3.1-1.3.5：
- 彻底清除旧的介质，再加5毫升的PBS（1X）轻轻洗细胞。从盘中取出PBS。
- 添加1.5毫升胰蛋白酶的菜;倾斜的菜轻轻，以确保所有的细胞都受胰蛋白酶。放盘回细胞培养箱，并保持在37℃1分钟。
- 就拿盘开出孵化器，并观察光学显微镜下的细胞，以保证细胞分离从培养皿中。
- 加入3毫升培养基以停止胰蛋白酶的作用。收集在离心管中的细胞混合物。在2000 rpm离心5分钟离心混合物。
- 小心地取出介质和悬浮细胞在5ml无血清培养基中至均匀。
- 计数细胞的适当数量和1.75×10 5个细胞在100μl体积的最终浓度重悬它们在无血清的DMEM培养基中。
- 取50微升的细胞混合，并加入50微升台盼蓝。混匀后，取10微升混合物，并小心地加入到细胞计数幻灯片。使用多个样本，以保证精确的细胞数目的估计。
- 坚守在细胞计数滑动，一端在时间和细胞计数器开始计数自动。取平均的所有点票结果，并计算总细胞数。
- 再次离心细胞，重悬在他们无血清培养基中的适当体积，以导致在1.75×10 5个细胞微升体积中的最终浓度。
- 前腔内注射冰上位置细胞。
2。超声成像引导下腔内注射
- 使用雌性裸鼠（BALB / c小鼠女/女）6-8周龄之间。
- 登陆成像系统。初始化传感器704（40兆赫）。
- 开始一项新的研究，并填写信息。
- 麻醉（3％isoflurane/100％的O 2中的感应腔室），并通过鼻锥的整个过程中保持用异氟烷（2％）的动物在100％O 2（1分米3 /分钟）。当没有退缩反射与脚趾捏观察麻醉确认。
- 设置在成像表的温度提高到37℃。用胶带将麻醉鼠标在仰卧位加热成像表。
- 保持超声波凝胶在37℃之前，即时通讯老化。应用凝胶鼠标的胸部。
- 安装换能器的支架。降低换能器，直到所需的成像深度。移动载物台，直到左心室是确定与升主动脉作为界标（ 图1A）。锁定时，左心室的清晰视图可视化的阶段。
- 吸取100μl的细胞混合物的成1ml注射器，用22号针头。放置和固定注射器的针筒安装。
- 将注射器向前迈进鼠标胸部然后小心地移动一边到另一边，直到针尖在视场成像（进入鼠标之前）。
- 调节针的高度和角度瞄准向下左心室。
- 及时通过皮肤和肌肉层穿透注射器针头插入肋间空间分成超声成像引导下左心室。
指示针的成功插入到左侧脑室CLE是新鲜的动脉血（粉红色对比暗红色静脉血）回流到注射器 - 注入的细胞混合物缓慢（ 图1B）。
- 完成后，退出针，抬起传感器，用干净纱布蘸超声凝胶取出磁带。
- 准备一个干净的笼子里有一个预热垫。
- 将动物的垫和观察动物，直到完全康复。
- 监测动物的行为，每24小时为两天。
- 一般条件和实验小鼠并发症的神经系统体征定期监测。
3。颅内肿瘤发展的MRI监测
- 使用一个9.4特斯拉磁体监测脑转移瘤的颅内发展。
- 两个星期后肿瘤植入发起MRI和重复每周一次长达三个星期。
- 稳重动物用3％异氟醚和维护他们根据基因RAL麻醉（1.5％异氟醚）。
- 监控和维护动物的体温和呼吸恒定的整个实验过程。
- 高分辨率的多层（14个切片用1毫米厚，没有间隙）笔1 -和T 2加权冠状图像，覆盖从额叶该区域后颅窝，具有以下参数获得的：T 1加权图像：自旋回波多个切片（SEMS），TR / TE = 400 msec/20毫秒，矩阵：256×256，FOV 20×20毫米，在平面分辨率：78 X 78微米2。 T2加权图像：快速自旋回波多个切片（FSEMS）序列，TR / TE = 2500 msec/48毫秒，8回波串，矩阵：256×256，FOV 20×20毫米，在平面分辨率：78 X 78微米28,9。
肿瘤病灶出现比对T 2加权像正常脑组织明亮。 - 肿瘤的大小是由手工概述enhan对T 2加权像上确定通过使用由我们所撰写8 MATLAB程序的每个图像上CING质量的部分。
鉴于大多数肿瘤直径小于切片厚度（1毫米）小的，肿瘤的大小被表示为在平面区域，而不是音量。
4。 H＆E染色确认的转移
- 后最后MR平扫牺牲小鼠，解剖荷瘤大脑和嵌入华侨城中，在冷冻-80℃
- 第一个系列的10微米厚的冠状脑标本与低温恒温器。
- 对脑切片进行H＆E染色。
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Representative Results
用核磁共振（在图面的分辨率78微米）的高空间分辨率，高信号病变可以被确定为小，中直径310微米（ 图2）。因为在这项研究中的转移是非常小的，坏死和水肿的发展是最小的，对T 2加权图像上的高信号病变真正表示的肿瘤块。
纵向MRI研究允许在肿瘤生长的活体无创评估。 如图3所示 ，高分辨率的MRI却能3周后，心内注射（ 图3A），以检测若干小的病变。在第4周，这被认为在上一次扫描所有病灶变大;更多新的病灶出现在T2加权图像（ 图3B）。
H＆E染色结果显示无论是弥漫性或集群式转移病灶（ 图4）。扩大的船只经常看到周围的肿瘤，这表明nonsprouting血管生成（ 图4D）。
图1。超声引导下腔内注射（A）确定的升主动脉（箭头）的小鼠心脏的左心室的标志性建筑。 （B）针（箭头）插入左心室注入肿瘤细胞。 点击这里查看大图 。
图2。高分辨率T2加权的乳腺癌脑转移的影像，14个连续的MRI片 有代表性的小鼠脑，心内注射四周后获得的，清楚地揭示了多发性转移灶分布在整个老鼠大脑，从嗅球至脑桥和延髓。 点击这里查看大图 。
图3。脑转移瘤的发展，纵向MRI检查。一 ，连续六个冠状磁共振节，在3周确定了超强度的病变多在T2加权图像。 乙 。升人数增加esions出现在图像的第4周，而那些看到3周病灶变大。 点击这里查看大图 。
图4。显微病变观察的H＆E染色一个 。整整装冠状切面描绘多个病灶。 屋宇署 。高倍图像显示无论是弥漫性或群集型病变（B和C）。扩大的血管周围可见的肿瘤。 点击这里查看大图 。
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Discussion
在本研究中，我们已经证明，超声成像引导下左心室注射保证了精度，使每一个动物在此开发研究脑转移，无动物死亡进行了观察。影像引导下注入的妙处在于皮肤，最后进入左心室的针入度的路径可以被监控，并根据图像，这是从手动过程，需要严格的解剖标志遵循不同的调整。
脑转移瘤的颅内发展，目前的认识主要是基于对动物模型4,10组织学研究。然而，组织学研究通常需要大量的小鼠的那些肿瘤移植后杀死在不同时间点。更重要的是，关于个别病变颞发展信息是从组织学研究缺乏。
体内成像承诺更大Éfficiency因为每个动物作为自己的控制和多个时间点可以按顺序7,11检查。高分辨率T2加权图像使多发性肿瘤发生的检测在非常早期（病灶直径小至310微米是可见的）。纵向的MRI允许个别脑转移进行审查随着时间的推移。此外， 在体内无创性磁共振成像将成为治疗反应， 如全脑放疗的纵向研究中特别有价值。
多灶性脑转移瘤的形成是MDA-MB231Br模式的特点。除了MDA-MB231/Br-GFP细胞系，我们发现，在本研究中，亲本克隆MDA-MB231/Br和MDA-MB231/Br-luc也表现出相似的转移性病灶。相比之下，其他几个脑寻求线，如MCF-7BR和4T1已被证实心腔内注射12后，开发一个孤独的转移。两者的型号，镜像临床同行，是脑转移的有用的动物模型。然而，除了脑转移，内脏转移，如肺和骨转移在该模型中常常观察到。建立了开发脑转移只动物模型将是至关重要的，特别是对于治疗的反应的评估。
总之，我们已经证明成像引导下腔内注射的有效性，建立脑转移瘤小鼠模型和高分辨率磁共振成像来评估在小鼠模型多灶性转移的颅内发展。
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Disclosures
没有利益冲突的声明。
Acknowledgments
我们感谢博士。黛安·帕尔梅里和NCI的帕特里夏Steeg的为我们提供的MDA-MB231Br细胞。我们感谢拉尔夫·梅森博士，杰森Reneau先生和雷蒙娜·洛佩斯女士为技术和合议支持。这项工作是由美国国防部IDEA奖W81XWH-08-1-0583和W81XWH-12-1-0317支持部分。核磁共振实验是在先进的成像研究中心，一个国家卫生研究院BTRP＃P41-RR02584设施进行，1S10RR02564801根据与VisualSonics VEVO 770进行超声引导下腔内注射。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| DMEM | HyClone | SH30022.01 | |
| Trypsin | Mediatech | 25-051-C1 | |
| Automatic cell counter | BioRad | TC10 | |
| Isoflurane | Baxter International Inc. | 1001936060 | |
| VisualSonics Vevo 770 High-Resolution Imaging System | Visual Sonics Inc. | ||
| 9.4 T horizontal bore magnet with a Varian INOVA Unity system | Agilent | ||
| O.C.T Compound | Sakura Finetek USA | 4583 |
References
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